CN108412633A - 一种多缸内燃机气缸垫及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多缸内燃机气缸垫及其制作方法，属于发动机密封技术领域。本发明的多缸内燃机气缸垫，包括复合垫体和金属圈，复合垫体上设有两个以上的气缸孔，复合垫体上相邻两个气缸孔之间设有缺口，通过缺口将相邻两个气缸孔连通；金属圈包括数量与气缸孔数量相同的加强环，相邻两个加强环通过连接桥连接于一体，加强环与气缸孔相匹配且置于气缸孔内部，连接桥位于缺口内。本发明采用连体式金属圈，使得多缸内燃机相邻气缸缸壁采用金属密封，强化了复合垫体相邻气缸孔之间密封部位的强度，抗冲击能力大幅提高，使用寿命长，平衡性和稳定性得到大幅提升，封气效果与全金属缸垫相当，封水和封油效果更好，且与全金属缸垫相比，制作成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机密封装置，更具体地说，涉及一种多缸内燃机气缸垫及其制作方法。
背景技术
缸垫是装于气缸体与气缸盖之间的多功能垫片，它能弥补热负荷造成的变形，实现密封效果。同时，缸垫上面设有分水孔和通油孔，缸体上的液态水以及液态油通过分水孔和通油孔到达气缸盖。
现在市场上的缸垫通常分成两类：一类是全金属缸垫，其抗冲击能力强，对气缸的封气效果好，但制作成本高，制作难度大、效率低且对油孔和水孔的密封性较差。另一类是复合金属密封垫，其封水和封油效果好，气缸孔采用金属密封，机械强度高，抗冲击能力强，封气效果好，但对于多缸内燃机来说，相邻气缸孔之间壁厚薄，对复合密封垫的破坏性强，使其使用寿命下降，稳定性较差。如中国专利号201420426793.9，授权公告日为2015年1月28日，发明创造名称为：一种用复合金属密封高压燃气燃机气缸盖垫片，该申请案涉及一种用复合金属密封高压燃气燃机气缸盖垫片，垫体上设有多个燃烧室孔，燃烧室孔的边缘设有燃烧室密封部，燃烧室密封部包括环形基板和两片环形面板，两片环形面板分别压合于环形基板的两个侧面上，且环形面板与垫体相连接，环形基板由硬质金属制成，环形面板由软质金属制成；环形面板的材质为有色金属或黑色金属；环形面板的厚度为0.1mm～0.3mm。该申请案的垫片密封性能优良、可靠性高、使用寿命长，同时油耗明显降低，经发动机厂用精密仪器测定，可节油8％～10％。但随着增压发动机的推广，将这种复合金属密封气缸垫用于爆发力更大的增压发动机后发现：由于多缸内燃机缸体的相邻气缸孔之间壁厚较薄，而复合金属密封垫的相邻气缸孔之间的材质强度较低，在强大冲击力下，复合金属密封垫容易损坏，造成密度效果下降，使用寿命短。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有多缸复合金属密封垫存在相邻气缸孔之间易因冲击破坏的不足，提供一种多缸内燃机气缸垫及其制作方法，采用本发明的技术方案，加强环用连接桥连接为一体结构的金属圈，使得多缸内燃机相邻气缸缸壁采用金属密封，强化了复合垫体相邻气缸孔之间密封部位的强度，抗冲击能力大幅提高，使用寿命长，平衡性和稳定性得到大幅提升，封气效果与全金属缸垫相当，封水和封油效果更好，且与全金属缸垫相比，制作成本低，制作效率高。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种多缸内燃机气缸垫，包括复合垫体和金属圈，所述的复合垫体上设有两个以上的气缸孔，所述的复合垫体上相邻两个气缸孔之间设有缺口，通过所述缺口将相邻两个气缸孔连通；
所述的金属圈包括数量与气缸孔数量相同的加强环，相邻两个加强环通过连接桥连接于一体，所述的加强环与气缸孔相匹配且加强环置于气缸孔内部，所述的连接桥位于上述缺口内。
更进一步地，所述的金属圈为单层结构或两层以上的复合层状结构。
更进一步地，所述的复合垫体上还设有水孔和油孔。
更进一步地，还包括护圈，所述的金属圈通过护圈固定于复合垫体上。
更进一步地，所述的护圈至少覆盖于金属圈的加强环上下表面上。
更进一步地，所述的护圈采用一体式结构，包括数量与加强环数量相同的垫环，相邻两个垫环通过连接部连接，所述的垫环包裹于加强环的外侧。
更进一步地，所述的护圈采用软质金属制成；所述的复合垫体由纤维材料和金属芯板复合而成。
本发明的一种上述的多缸内燃机气缸垫的制作方法，包括以下步骤：
A、分别制作复合垫体和金属圈；
B、将金属圈放置于复合垫体的气缸孔内，使金属圈的加强环置于气缸孔内部，金属圈的连接桥位于复合垫体的缺口内。
更进一步地，步骤A中还包括护圈的制作过程；在步骤B后还包括步骤C：利用护圈将金属圈与复合垫体固定连接，使护圈至少覆盖于金属圈的加强环上下表面上。
更进一步地，步骤C的具体装配方法如下：
C-1、将护圈制成底部具有下翻边的套环结构，并将护圈的套环部分套于金属圈的加强环内侧；
C-2、对穿过加强环的套环部分向外侧翻边形成上翻边，利用上下翻边将加强环包裹在护圈的内部，并与复合垫体固定连接。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种多缸内燃机气缸垫，其采用连体式金属圈，使得多缸内燃机相邻气缸缸壁采用金属密封，强化了复合垫体相邻气缸孔之间密封部位的强度，抗冲击能力大幅提高，使用寿命长，平衡性和稳定性得到大幅提升，封气效果与全金属缸垫相当，封水和封油效果更好，且与全金属缸垫相比，制作成本低，制作效率高；
(2)本发明的一种多缸内燃机气缸垫，其金属圈为单层结构或两层以上的复合层状结构，利用金属圈强化了复合垫体气缸孔周边的强度，提高了气体密封性能；
(3)本发明的一种多缸内燃机气缸垫，其采用一体式护圈结构将金属圈与复合垫体连接，制作和装配均更加简单方便；并且护圈至少覆盖于金属圈的加强环上下表面上，利用护圈提高了气缸垫的贴合性，进一步提高了气体密封性能；
(4)本发明的一种多缸内燃机气缸垫，其护圈采用软质金属制成，软质金属对气缸盖、气缸体表面具有很好地贴合性，防止了高压燃气因表面粗糙而产生微观渗漏，同时具有适宜的压缩量，有利于调节缸套突出量的不一致性和发动机运转中的各缸筒变形的差异性；复合垫体由纤维材料和金属芯板复合而成，相对于全金属气缸垫，对于水和油的密封性能更好。
附图说明
图1为本发明的一种多缸内燃机气缸垫的拆分结构示意图；
图2为本发明的一种多缸内燃机气缸垫的组装结构示意图(未翻边)；
图3为本发明的一种多缸内燃机气缸垫的组装结构示意图(翻边状态)；
图4为本发明的一种多缸内燃机气缸垫的正视结构示意图；
图5为图4中A-A方向剖视结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、复合垫体；1-1、气缸孔；1-2、缺口；1-3、油孔；1-4、水孔；2、金属圈；2-1、加强环；2-2、连接桥；3、护圈；3-1、连接部；3-2、垫环。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例
结合图1至图5所示，本实施例的一种多缸内燃机气缸垫，包括复合垫体1和金属圈2，复合垫体1可由纤维材料和金属芯板复合而成，其上设有两个以上的气缸孔1-1，以及水孔1-4、油孔1-3、连接孔和定位孔等，需要说明的是，为了提高水孔1-4和油孔1-3的密封性，在复合垫体1上位于水孔1-4和油孔1-3处优选通过丝网印刷工艺附着密封材料。与现有技术不同的是，复合垫体1上相邻两个气缸孔1-1之间设有缺口1-2，通过所述缺口1-2将相邻两个气缸孔1-1连通；上述两个以上的气缸孔1-1的圆心优选位于同一直线上。金属圈2优选采用硬质金属制成，其包括数量与气缸孔1-1数量相同的加强环2-1，相邻两个加强环2-1通过连接桥2-2连接于一体，加强环2-1与气缸孔1-1相匹配且加强环2-1置于气缸孔1-1内部，通过加强环2-1实现气缸孔1-1处的金属密封，连接桥2-2位于上述缺口1-2内；采用上述的连体式金属圈2，使得多缸内燃机相邻气缸缸壁采用金属密封，强化了复合垫体1相邻气缸孔之间密封部位的强度，抗冲击能力大幅提高，使用寿命长，平衡性和稳定性得到大幅提升，封气效果与全金属缸垫相当，封水和封油效果更好，且与全金属缸垫相比，气缸垫分体制作，制作难度低，制作成本低，制作效率高。另外，缺口1-2与连接桥2-2定位配合，使得加强环2-1与气缸孔1-1的同心度更好，密封性能更加稳定。
在本实施例中，金属圈2可为单层结构或两层以上的复合层状结构。金属圈2为单层结构时，具有一定厚度，其厚度与复合垫体1的厚度大致相当；金属圈2为两层以上的复合层状结构时，金属圈2由多层薄金属片复合叠加而成，其复合后的厚度与复合垫体1的厚度大致相当。采用单层结构或复合层状结构，均能够起到良好的气密封效果。
在本实施例中，多缸内燃机气缸垫中的金属圈2和复合垫体1既可以是分体式结构，也可以是整体式结构。如图1至5所示，作为一项优选实施方式，本实施例的一种多缸内燃机气缸垫，优选采用整体式结构，其还包括护圈3，金属圈2通过护圈3固定于复合垫体1上，形成整体装配式多缸内燃机气缸垫。护圈3至少覆盖于金属圈2的加强环2-1上下表面上，利用护圈3提高了气缸垫的贴合性，进一步提高了气体密封性能。具体地，护圈3采用一体式结构，包括数量与加强环2-1数量相同的垫环3-2，相邻两个垫环3-2通过连接部3-1连接，垫环3-2包裹于加强环2-1的外侧，采用一体式结构的护圈3，制作和装配均更加简单方便。上述的护圈3优选采用软质金属制成，如软性的有色金属或黑色金属，以紫铜最佳，软质金属对气缸盖、气缸体表面具有很好地贴合性，防止了高压燃气因表面粗糙而产生微观渗漏，同时具有适宜的压缩量，有利于调节缸套突出量的不一致性和发动机运转中的各缸筒变形的差异性。
参见图4和图5所示，由于多缸内燃机的相邻气缸孔孔壁较薄，因此对于气缸垫相邻气缸孔处(图1中缺口1-2位置)的密封材料冲击强，在内燃机工作过程中容易出现气缸垫相邻气缸孔处密封材料损坏。为此，本实施例中通过连体式金属圈2的连接桥2-2部分强化了此部分的抗冲击强度(如图5所示)，从而大幅提高了复合金属气缸垫的使用寿命。
本实施例的一种多缸内燃机气缸垫的制作方法，包括以下步骤：
A、分别制作复合垫体1和金属圈2；如图1所示，复合垫体1的相邻两个气缸孔1-1处设有缺口1-2，金属圈2采用连体式结构，具有与上述缺口1-2相适配的连接桥2-2；上述的复合垫体1和金属圈2均可采用冲压工艺制成；
B、装配时，将金属圈2放置于复合垫体1的气缸孔1-1内，使金属圈2的加强环2-1置于气缸孔1-1内部，金属圈2的连接桥2-2位于复合垫体1的缺口1-2内，如图2所示状态；具体在发动机缸体上安装时，可先将复合垫体1安装于缸体上，再安装金属圈2，最后将缸盖和缸体进行连接。
相应地，对于整体装配式多缸内燃机气缸垫而言，步骤A中还包括护圈3的制作过程，护圈3亦可采用冲压工艺制成；在步骤B后还包括步骤C：利用护圈3将金属圈2与复合垫体1固定连接，使护圈3至少覆盖于金属圈2的加强环2-1上下表面上，如图3所示状态。在本实施例中，步骤C的具体装配方法如下：
C-1、将护圈3制成底部具有下翻边的套环结构，并将护圈3的套环部分套于金属圈2的加强环2-1内侧；
C-2、对穿过加强环2-1的套环部分向外侧翻边形成上翻边，利用上下翻边将加强环2-1包裹在护圈3的内部，并与复合垫体1固定连接。
本发明的一种多缸内燃机气缸垫及其制作方法，其加强环用连接桥连接为一体结构，使得多缸内燃机相邻气缸缸壁采用金属密封，强化了复合垫体相邻气缸孔之间密封部位的强度，抗冲击能力大幅提高，使用寿命长，平衡性和稳定性得到大幅提升，封气效果与全金属缸垫相当，封水和封油效果更好，且与全金属缸垫相比，制作成本低，制作效率高。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多缸内燃机气缸垫，包括复合垫体(1)和金属圈(2)，所述的复合垫体(1)上设有两个以上的气缸孔(1-1)，其特征在于：所述的复合垫体(1)上相邻两个气缸孔(1-1)之间设有缺口(1-2)，通过所述缺口(1-2)将相邻两个气缸孔(1-1)连通；
所述的金属圈(2)包括数量与气缸孔(1-1)数量相同的加强环(2-1)，相邻两个加强环(2-1)通过连接桥(2-2)连接于一体，所述的加强环(2-1)与气缸孔(1-1)相匹配且加强环(2-1)置于气缸孔(1-1)内部，所述的连接桥(2-2)位于上述缺口(1-2)内。
2.根据权利要求1所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：所述的金属圈(2)为单层结构或两层以上的复合层状结构。
3.根据权利要求2所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：所述的复合垫体(1)上还设有水孔(1-4)和油孔(1-3)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：还包括护圈(3)，所述的金属圈(2)通过护圈(3)固定于复合垫体(1)上。
5.根据权利要求4所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：所述的护圈(3)至少覆盖于金属圈(2)的加强环(2-1)上下表面上。
6.根据权利要求5所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：所述的护圈(3)采用一体式结构，包括数量与加强环(2-1)数量相同的垫环(3-2)，相邻两个垫环(3-2)通过连接部(3-1)连接，所述的垫环(3-2)包裹于加强环(2-1)的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种多缸内燃机气缸垫，其特征在于：所述的护圈(3)采用软质金属制成；所述的复合垫体(1)由纤维材料和金属芯板复合而成。
8.一种权利要求1或2或3所述的多缸内燃机气缸垫的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、分别制作复合垫体(1)和金属圈(2)；
B、将金属圈(2)放置于复合垫体(1)的气缸孔(1-1)内，使金属圈(2)的加强环(2-1)置于气缸孔(1-1)内部，金属圈(2)的连接桥(2-2)位于复合垫体(1)的缺口(1-2)内。
9.根据权利要求8所述的一种多缸内燃机气缸垫的制作方法，其特征在于：步骤A中还包括护圈(3)的制作过程；在步骤B后还包括步骤C：利用护圈(3)将金属圈(2)与复合垫体(1)固定连接，使护圈(3)至少覆盖于金属圈(2)的加强环(2-1)上下表面上。
10.根据权利要求9所述的一种多缸内燃机气缸垫的制作方法，其特征在于：步骤C的具体装配方法如下：
C-1、将护圈(3)制成底部具有下翻边的套环结构，并将护圈(3)的套环部分套于金属圈(2)的加强环(2-1)内侧；
C-2、对穿过加强环(2-1)的套环部分向外侧翻边形成上翻边，利用上下翻边将加强环(2-1)包裹在护圈(3)的内部，并与复合垫体(1)固定连接。
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